Forscher des Weill Cornell Medical College erhielten vom National Heart, Lung and Blood Institute einen Zuschuss in Höhe von 6,5 Millionen US-Dollar für ein fünfjähriges Forschungsprojekt zu metabolischen Veränderungen in den Lungenepithelzellen bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung ( COPD) Patienten aufgrund von Zigarettenrauchen. Das Team wird auch untersuchen, welche Zigarettenraucher das höchste Risiko haben, COPD zu entwickeln, und versuchen, neue Biomarker zu identifizieren, die bei der Entwicklung neuer Therapien für die Krankheit von Nutzen sein werden.
Obwohl Rauchen eine der Hauptursachen für Krankheiten ist, wie COPD, und die vierthöchste Todesursache darstellt, raucht noch immer ein Fünftel der erwachsenen Bevölkerung, und mit jeder Inhalation werden die Lungen mit 100 Billionen Oxidantien und Sauerstoff belastet über 4.000 chemische Verbindungen. Es gibt immer noch keine Heilung für COPD und keine Biomarker, die die Krankheit frühzeitig diagnostizieren können. Die einzige Behandlung für COPD-Patienten ist die Sauerstofftherapie.
Der leitende Forscher Dr. Ronald G. Crystal, Vorsitzender der Genetischen Medizin am Weill Cornell Medical College, erklärt:
"Zwanzig Prozent der Raucher bekommen COPD, deshalb ist es wichtig, dass wir herausfinden, wer das höchste Risiko hat und warum. Ein besseres Verständnis der zugrundeliegenden Biologie der COPD und der metabolischen Veränderungen durch den Zigarettenrauch in den Atemwegsepithelzellen hilft uns effektiv zu helfen Wir können diese Informationen nutzen, um neue Wege zum Schutz der Lunge zu entwickeln. "
Patienten, die aufgrund von Rauchen eine COPD entwickelten, sind oft kurzatmig und die starke Verengung der Atemwege in der Lunge führt zum Verlust der Lungenfunktion. COPD ist auch mit dem Fortschreiten der "Ziliopathie" verbunden.
Die meisten Epithelzellen im Luftweg der Lunge bestehen aus Zilien, d. H. Wichtigen Zellen zur Aufrechterhaltung einer gesunden Lunge, die für den Transport von Schleim und eingeatmeten Krankheitserregern wie Bakterien über den Atemweg und aus den Lungen leben, um eine Infektion zu verhindern. Ciliopathie ist eine zelluläre Dysfunktion innerhalb der Epithelzellen der Atemwege, die zu Schleimansammlung, verkürzten Zilien und gestörter Abwehr gegen Infektionen führt.
Dr. Steven S. Gross, Professor für Pharmakologie und Leiter der Massenspektrometrie-Einrichtung bei Weill Cornell, erklärt:
"Die Ciliopathie tritt auf, lange bevor klinische Anzeichen einer durch Rauchen hervorgerufenen COPD auftraten. Die zugrunde liegende Genese der rauchinduzierten Atemwegskillopathie ist jedoch unbekannt. Ziel unserer Studie ist es, diese Wissenslücke zu füllen und herauszufinden, was bei Rauchern die Ciliopathie antreibt COPD. "
Den Forschern zufolge ist die Hypothese Ciliopathie mit oxidativem Stress verbunden, so dass Rauchablagerungen auf den Atemwegsepithelzellen und Rauchen-induzierte COPD mit einem veränderten Stoffwechsel in Lungengewebe und Serum verbunden sind. Sie glauben, dass das Profilieren von Metaboliten in COPD-Patienten-Biofluiden ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen der sich entwickelnden Ziliopathie sowie der Pathogenese von COPD bieten wird.
Dr. Crystal sagt: "Ein Biomarker für COPD wäre nützlich, um Raucher zu identifizieren, die COPD entwickeln. Der Erfolg dieser Studie wäre ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung neuer Ansätze für das Screening und die Behandlung von COPD-Patienten."
Für ihr neues Forschungsprojekt wird das Team erstmals Metabolomics einsetzen, um abnormale Veränderungen des Zellstoffwechsels und der Metaboliten für COPD im Atemweg epithelialer Lungenzellen zu identifizieren, zu untersuchen und zu profilieren. Sie werden Tausende von kleinen Molekülen untersuchen und Veränderungen der Metabolitenexpression messen, indem sie die fortschrittlichste, auf Massenspektrometrie basierende Technologie verwenden, um bei der globalen Metabolitprofilierung von Lungenserum- und Gewebeproben von COPD-Patienten zu helfen. Zellmetabolismus ist verschiedene chemische Reaktionen, die innerhalb der Zelle auftreten, während Metaboliten ihre kleinen Molekülprodukte sind, die alle Aspekte der zellulären Funktion betreffen.
Dr. Gross sagt: "Der Einsatz von Metabolomics ist ein wirkungsvoller neuer Ansatz, um herauszufinden, wie Atemwegsepithelzellen durch Rauchen gestört werden und wie dies zu COPD führen kann. Das globale Metaboliten-Profiling stellt einen unerschlossenen Weg dar, um zu definieren, welche biochemischen Stoffwechselwege bei Rauchern spezifisch verändert werden mit COPD. "
Die Forscher werden auch metabolisches Profiling mit In-vitro-Studien von Menschen und murinem Atemwegsepithel kombinieren. In der Studie werden Serum-, Lungenepithelauskleidungsflüssigkeits- und Atemwegs-Epithelproben von menschlichen Versuchspersonen sowie eine umfangreiche Kohorte von klinischen Proben aus klinischen Proben des Menschen untersucht und mit verschiedenen Arten von Populationen verglichen, einschließlich Rauchern, Nichtrauchern und Rauchern mit und ohne COPD Raucher und Raucher mit COPD, die mit dem Rauchen aufgehört haben.
Geschrieben von Petra Rattue
